Techswitch 1.0

TechSwitch-1.0(DIYモード)でスマートホームを強化します。

TechSwitch-1.0(DIYモード)とは

TechSwitch-1.0は、ESP8266ベースのスマートスイッチです。 5つの家電を制御できます。

なぜDIYモードですか??

  1. いつでも再フラッシュできるように設計されています。 PCBには2つのモード選択ジャンパーがあります。

1)実行モード:-通常の操作用。

2)フラッシュモード:-このモードでは、ユーザーは再フラッシュ手順に従ってチップを再フラッシュできます。

3)アナログ入力:-ESP8266にはADC 0-1 Vdcが1つあります。 ヘッダーはPCBでも提供され、任意のアナログセンサーで再生できます。

TechSwitch-1.0の技術仕様(DIYモード)

1. 5出力(230V AC)+ 5入力(0VDCスイッチング)+ 1アナログ入力(0-1VDC)

2.定格:-2.0アンペア。

3.スイッチング素子:-SSR +ゼロクロススイッチング。

4.保護:-各出力は2アンペアで保護されています。 ガラスヒューズ。

5.使用されるファームウェア:-Tasmotaは使いやすく、安定したファームウェアです。 DIYモードとして、異なるファームウェアでフラッシュできます。

6.入力:-オプション結合(-Ve)スイッチング。

7. ESP8266電力レギュレーターはデュアルモードにすることができます。-AMS1117レギュレーターと同様に降圧コンバーターを使用できます。

用品:

  • 詳細なBOQが添付されています。

    ・電源:-製造:-ハイリンク、モデル:-HLK-PM01、230V x 5 VDC、3W(01)

    ・マイクロコントローラー:-ESP12F(01)

    ・3.3 VDCレギュレータ:-いずれも使用可能なデュアルプロビジョニング

    ・降圧コンバーター(01)

    ・AMS1117電圧レギュレータ。(01)

    ・PC817:-オプトカプラーメーカー:-シャープパッケージ:-THT(10)

    ・G3MB-202PL:-SSR Make Omron(05)、ゼロクロススイッチング。

    ・LED:-色:-任意、パッケージTHT(01)

    ・220または250オームの抵抗:-セラミック(11)

    ・100オームの抵抗:-セラミック(5)

    ・8kオーム抵抗器:-セラミック(1)

    ・2k2オーム抵抗器:-セラミック(1)

    ・10Kオーム抵抗:-セラミック(13)

    ・プッシュボタン:-部品コード:-EVQ22705R、タイプ:-2つの端子(02)

    ・ガラスヒューズ:-タイプ:-ガラス、定格:-2アンペア@ 230V AC。 (5)

    ・PCBオスヘッダー:-3ピンの3ヘッダーと4ピンの1ヘッダー。 そのため、標準のストリップオスヘッダーを1つ調達することをお勧めします。

ステップ1:コンセプトの完成。

コンセプトの完成:-要件を以下のように定義しました。

1. 5つのスイッチを備えたスマートスイッチを作成し、WIFIで制御できます。

2.物理的なスイッチまたはプッシュボタンでWIFIなしで動作できます。

3スイッチはDIYモードにできるため、再フラッシュできます。

4.スイッチや配線を変更せずに、既存のスイッチボードに収まることができます。

5. DIYモードのまま使用するマイクロコントローラーのすべてのGPIO。

6.スイッチングデバイスは、ノイズとスイッチングサージを回避するために、SSRとゼロクロスを行う必要があります。

7. PCBのサイズは、既存の配電盤に収まるように十分に小さくする必要があります。

要件を確定したら、次のステップはハードウェアを選択することです。

ステップ2:マイクロコントローラーの選択

マイクロコントローラーの選択基準。

  1. 必要なGPIO:-5入力+ 5出力+ 1 ADC。
  2. Wifi対応
  3. 簡単に再フラッシュしてDIY機能を提供します。

ESP8266は上記の要求に適しています。 11 GPIO + 1 ADC + WiFiが有効になっています。

ESP8266マイクロコントローラーベースの開発ボードであるESP12Fモジュールを選択しました。これは小さなフォームファクターを持ち、すべてのGPIOが使いやすいように実装されています。

手順3:ESP8266ボードのGPIO詳細を確認します。

    • ESP8266データシートによると、GPIOは特別な機能に使用されます。
    • ブレッドボードのトライアル中に、起動できないように頭を掻きました。
    • 最後に、インターネットに関する調査とブレッドボードでのプレイにより、GPIOデータを要約し、理解しやすいように簡単な表を作成しました。

    添付ファイル

    • PIN detail.pdfダウンロード

    ステップ4:電源の選択。

    電源の選択。

    • インドでは230VACが国内供給です。 ESP8266は3.3VDCで動作するため、230VDC / 3.3VDC電源を選択する必要があります。
    • しかし、SSRであり、5VDCで動作するパワースイッチングデバイスなので、5VDCの電源も選択する必要があります。
    • 230V / 5VDCの最終的に選択された電源。
    • 3.3VDCを得るには、5VDC / 3.3VDCの降圧コンバーターを選択しました。
    • DIYモードを設計する必要があるため、AMS1117リニア電圧レギュレータのプロビジョニングも提供します。

    最終的な結論。


    最初の電源変換は、3W容量の230VAC / 5 VDCです。

    1. HI-LINKはHLK-PM01 smpsを作成します。

    2番目の変換は5VDCから3.3VDCです

    1. このために、5V / 3.3V降圧コンバーターとAMS1117リニア電圧レギュレーターの提供を選択しました。

    このような方法で作られたPCBは、AMS1117またはバックコンバーター(誰でも)を使用できます。

    ステップ5:スイッチングデバイスの選択。

    • Omron Make G3MB-202P SSRを選択しました
      • 2アンペアのSSR。 現在の容量。
      • 5VDCで動作できます。
      • ゼロクロッシングスイッチングを提供します。
      • 内蔵スナバ回路。

    ゼロクロッシングとは何ですか?

    • 50 HZ AC電源は正弦波電圧です。
    • 供給電圧の極性は、20ミリ秒ごとに変化し、1秒間に50回変化しました。
    • 電圧は20ミリ秒ごとにゼロになります。
    • ゼロ交差SSRは、電圧のゼロ電位を検出し、このインスタンスで出力をオンにします。
      • 例:-コマンドが45度(最大ピークの電圧)で送信される場合、SSRは90度でオンになります(電圧がゼロの場合)。
    • これにより、スイッチングサージとノイズが減少します。
    • ゼロクロッシングポイントが添付画像に表示されます(赤で強調表示されたテキスト)

    添付ファイル

    • g3mb-ssr-datasheet.pdfダウンロード

    手順6:ESP8266 PINの選択。

    ESP8266には合計11個のGPIOと1個のADCピンがあります。 (ステップ3を参照)

    esp8266のピン選択は、クリタリア以下のため非常に重要です。

    入力選択の基準:-

    • ブートアップ中にGPIO PIN15をLowにする必要がある場合、ESPは起動しません。
      • 起動中にGPIO15がHighの場合、SDカードから起動しようとします。
    • ESP8266 neve Boot起動時にGPIO PIN1またはGPIO 2またはGPIO 3がLOWの場合。

    出力選択の基準:-

    • GPIO PIN 1、2、15、および16は、ブートアップ中に(少しの間)Highになります。
    • 入力としてこのピンを使用し、PINが起動中にLOWレベルの場合、このピンは、PIN間の短絡により損傷しますが、ESP8266は起動中にHIGHになります。

    最終的な結論:-

    最後に、GPIO 0, 1, 5, 15&16が出力用に選択されます。

    入力にはGPIO 3, 4, 12, 13および14が選択されています。

    制約:-

    • GPIO1と3はESP8266をフラッシュするために使用されるUARTピンであり、出力としても使用したいと考えました。
    • GPIO0はESPをフラッシュモードにするために使用され、出力として使用することも決定しました。

    上記の制約の解決策:-

    1. 2つのジャンパを用意することで問題が解決しました。
      1. フラッシュモードジャンパー:-この位置では、3つすべてのピンがスイッチング回路から分離され、フラッシュモードヘッダーに接続されます。
      2. 実行モードジャンパー:-この位置では、3つのピンすべてがスイッチング回路に接続されます。

    ステップ7:フォトカプラーの選択。

    PINの詳細:-

    • ピン1および2の入力側(内蔵LED)
      • ピン1:-アノード
      • Pnd 2:-カソード
    • ピン3および4の出力側(フォトトランジスタ。
      • ピン3:-エミッター
      • ピン4:-コレクター

    出力切り替え回路の選択

    1. ESP 8266 GPIOは、esprissifごとに20 mAしか供給できません。
    2. フォトカプラは、SSRスイッチング中にESP GPIO PINを保護するために使用されます。
    3. 220オームの抵抗は、GPIOの電流を制限するために使用されます。
      • 200、220、250を使用しましたが、すべての抵抗器は正常に機能します。
    4. 電流計算I = V / R、I = 3.3V / 250 *オーム= 13 ma
    5. PC817入力LEDには、安全のためにゼロと見なされる抵抗があります。

    入力スイッチング回路の選択。

    1. PC817オプトカプラーは、220オームの電流制限抵抗を備えた入力回路で使用されます。

    2. フォトカプラの出力は、プルアップ抵抗とともにGPIOに接続されます。

    ステップ8:回路レイアウトの準備。

    すべてのコンポーネントを選択し、配線方法を定義したら、任意のソフトウェアを使用して回路の開発に進むことができます。

    WebベースのPCB開発プラットフォームで使いやすいEasyedaを使用しました。

    EasyedaのURL:-EsasyEda

    簡単な説明のために、回路全体をチャンクに分割しました。 &最初は電源回路です。

    電源回路A:-230 VAC〜5VDC。

    1. HI-LinkはHLK-PM01 SMPSを使用して230Vacを5 V DCに変換します。
    2. 最大電力は3ワットです。 600 maを供給できることを意味します。

    電源回路B:-5VDC〜3.3VDC。

    このPCBはDIYモードです。 5Vを3.3Vに変換する2つの方法を提供しています。

    1. AMS1117電圧レギュレーターを使用。
    2. 降圧コンバーターの使用。

    コンポーネントの可用性に応じて誰でも使用できます。

    ステップ9:ESP8266の配線

    ネットポートオプションは、回路図を簡単にするために使用されます。

    ネットポートとは?

    1. ネットポストとは、共通のジャンクションに名前を付けることができることを意味します。
    2. 異なる部分で同じ名前を使用することにより、Easyedaはすべて同じ名前を単一の接続デバイスと見なします。

    esp8266配線の基本的なルール。

    1. CH_PDピンはHighにする必要があります。
    2. リセットピンは、通常動作中にハイにする必要があります。
    3. 起動中にGPIO 0、1、および2がLowにならないようにします。
    4. GPIO 15は、起動中に高レベルにしないでください。
    5. 上記のすべての点を考慮して、ESP8266配線スキームが準備されます。 &模式図に示されています。
    6. GPIO2はステータスLEDおよび逆極性の接続LEDとして使用され、ブートアップ中にGPIO2がLOWになるのを防ぎます。

    ステップ10:ESP8266出力切り替え回路

    ESO8266 GPIO 0、1、5、15、および16が出力として使用されました。

    1. GPIO 0&1を高レベルに保つため、その配線は他の出力と少し異なります。
      1. ブート中、このピンは3.3Vになります。
      2. 陽極であるPC817のPIN1は3.3Vに接続されています。
      3. カソードであるPIN2は、電流制限抵抗(220/250オーム)を使用してGPIOに接続されます。
      4. 順方向にバイアスされたダイオードは3.3V(0.7Vのダイオード降下)を通過できるため、両方のGPIOはブートアップ中にほぼ2.5 VDCを取得します。
    2. PIN1に接続された残りのGPIOピンはPC817のアノードであり、グランドは電流制限抵抗を使用するカソードであるPIN2に接続されます。
      1. グラウンドはカソードに接続されているため、PC817 LEDから渡され、GPIOを低レベルに保ちます。
      2. これにより、起動中にGPIO15がLOWになります。
    3. 異なる配線方式を採用することで、3つのGPIOすべての問題を解決しました。

    ステップ11:Esp8266入力。

    GPIO 3, 4, 12, 13&14は入力として使用されます。

    入力配線はフィールドデバイスに接続されるため、ESP8266 GPIOには保護が必要です。

    入力絶縁に使用されるPC817オプトカプラー。

    1. PC817入力カソードは、電流制限抵抗(250オーム)を使用してピンヘッダーに接続されます。
    2. すべてのフォトカプラのアノードは5VDCに接続されています。
    3. 入力ピンがグランドに接続されると、フォトカプラは順方向にバイアスされ、出力トランジスタがオンになります。
    4. フォトカプラのコレクタは、10 Kプルアップ抵抗とともにGPIOに接続されます。

    プルアップとは?

    • プルアップ抵抗を使用してGPIOを安定させるために、GPIOに接続された高い値の抵抗と、もう一方の端が3.3Vに接続されています。
    • これにより、GPIOが高レベルに維持され、誤ったトリガーが回避されます。

    ステップ12:最終回路図

    すべての部品の完成後、配線をチェックします。

    Easyedaこれに機能を提供します。

    ステップ13:PCBの変換

    回路をPCBレイアウトに変換する手順

    1. 回路を作成した後、PCBレイアウトに変換できます。
    2. Easyedaシステムの[PCBに変換]オプションを押すと、回路図からPCBレイアウトへの変換が開始されます。
    3. 配線エラーまたは未使用のピンが存在する場合、エラー/アラームが生成されます。
    4. ソフトウェア開発ページの右側のセクションでエラーをチェックすることにより、各エラーを1つずつ解決できます。
    5. すべてのエラー解決後に生成されたPCBレイアウト。

    ステップ14:PCBレイアウトとコンポーネントの配置。

    コンポーネントの配置

    1. 実際のすべてのコンポーネント
    2. 寸法とラベルはPCBレイアウト画面に表示されます。
      1. 最初のステップは、コンポーネントを配置することです。
    3. できるだけ高電圧と低電圧のコンポーネントを配置してみてください。
    4. PCBの必要なサイズに従って各コンポーネントを調整します。
      1. すべてのコンポーネントを配置した後、トレースを作成できます。
    5. (回路部分の電流ごとに調整する必要があるトレース幅)
    6. 一部のトレースは、レイアウト変更機能を使用してPCBの下部でトレースされます。
    7. 電源トレースは、製造後のはんだ付けのために露出したままです。

    ステップ15:最終的なPCBレイアウト。

    手順16:3DビューのチェックとGgerberファイルの生成。

    Easyedaは、3Dビューオプションを提供します。このオプションでは、PCBの3Dビューを確認し、製造後の外観を把握できます。

    3Dビューを確認した後、Gerberファイルを生成します。

    ステップ17:注文する。

    ガーバーファイルシステムの生成後、最終PCBレイアウトの正面図と10 PCBのコストが提供されます。

    「JLCPCBで注文」ボタンを押すと、JLCPCBに直接注文できます。

    要件ごとにカラーマスキングを選択し、配信モードを選択できます。

    注文して支払いを行うことにより、15〜20日以内にPCBを受け取ります。

    ステップ18:PCBの受け取り。

    PCBを受け取ったら、前面と背面を確認してください。

    ステップ19:PCB上のコンポーネントはんだ付け。

    PCB上のコンポーネントの識別に従って、すべてのコンポーネントのはんだ付けが開始されました。

    注意:-部品のフットプリントの一部は後方にあるため、最終はんだ付けの前にPCBと部品マニュアルのラベルを確認してください。

    ステップ20:パワートラックの厚さの増加。

    電源接続トラックについては、PCBレイアウトプロセス中にオープントラックを配置しました。

    画像に示されているように、すべての電源トレースが開いているため、余分なはんだ付けを流し、カラントのケア容量を増やします。

    ステップ21:最終確認

    すべてのコンポーネントをはんだ付けした後、ミリメートルを使用してすべてのコンポーネントを頬にしました。

    1. 抵抗値の確認
    2. フォトカプラLEDチェック
    3. 接地チェック。

    ステップ22:ファームウェアのフラッシュ。

    PCBの3つのジャンパーを使用して、espをブートモードにします。

    FTDIチップの3.3VDCの電源選択ジャンパーを確認してください。

    FTDIチップをPCBに接続

    1. FTDI TX:-PCB RX
    2. FTDI RX:-PCB TX
    3. FTDI VCC:-PCB 3.3V
    4. FTDI G:-PCB G

    ステップ23:ESPでTasamotaファームウェアをフラッシュします。

    ESP8266のFlash Tasmota

      1. Tasamotizerとtasamota.binファイルをダウンロードします。
      2. Tasmotizerのダウンロードリンク:-tasmotizer
      3. tasamota.binのダウンロードリンク:-Tasmota.bin
      4. tasmotazerをインストールして開きます。
      5. tasmotizerで、selectport drill dawnをクリックします。
      6. FTDIが接続されている場合、ポートがリストに表示されます。
      7. リストからポートを選択します。(複数のポートがある場合は、FTDIのポートを確認してください)
      8. [開く]ボタンをクリックし、ダウンロード場所からTasamota.binファイルを選択します。
      9. オプションをフラッシュする前に消去をクリックします(データがある場合は明確に消去します)
      10. Tasamotizeを押してください! ボタン
      11. すべてが正常であれば、フラッシュを消去するプログレスバーが表示されます。
      12. プロセスが完了すると、「restart esp」ポップアップが表示されます。

      FTDIをPCBから切断します。

      3つのジャンパーをFlashからRun Sideに変更します。

      ステップ24:タスモタの設定

      AC電源をPCBに接続します

      タスモタ構成のオンラインヘルプ:-タスモタ構成のヘルプ

      ESPが開始され、PCBフラッシュワンスのステータスが導かれます。 ラップトップでWifimangerを開く新しいAP「Tasmota」が接続していることを示しています。 一度接続されたウェブページが開きました。

      1. [Wifiの構成]ページでルーターのWIFI ssidとパスワードを構成します。
      2. デバイスは保存後に再起動します。
      3. 再接続したらルーターを開き、新しいデバイスのIPを確認し、そのIPをメモします。
      4. Webページを開き、そのIPを入力します。 tasmota設定用のWebページが開きます。
      5. configue moduleオプションでModule type(18)を設定し、comnfigration imageで述べられているようにすべての入出力を設定します。
      6. PCBを再起動してください。

      ステップ25:配線ガイドとデモ

      PCBの最終配線と試験

      5つの入力すべての配線は、5つのスイッチ/ボタンに接続されます。

      5つのデバイスすべての2番目の接続は、入力ヘッダーの共通「G」ワイヤに接続されます。

      出力側5ワイヤーを5つの家庭用機器に接続

      PCBの入力に230を与えます。

      5入力5出力のスマートスイッチはすぐに使用できます。

      トライアルのデモ:-デモ

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